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Zusammenfassung

Aktuell wird weltweit daran geforscht, den 3D-Druck auf das Bauwesen zu übertragen, um die Arbeitsproduktivität und Ressourceneffizienz zu erhöhen. Die TU Dresden entwickelt seit 2014 auf interdisziplinärer Ebene das automatisierte und schalungsfreie Ortbetonbauverfahren CONPrint3D (Concrete ON-site 3D-Printing), bei dem ein schnell erstarrender Beton aus einem Druckkopf geometrisch präzise ausgebracht wird. Die Betonbauteile werden Schicht für Schicht erzeugt, sollen vorerst unbewehrt sein und damit eine Alternative zum Mauerwerksbau darstellen. Die gerätetechnische Basis des Großroboters stellt eine modifizierte Autobetonpumpe dar (Bild 1). Alle Steuerungsdaten werden automatisch aus einem Gebäudedatenmodell generiert.

CONPrint3D besitzt Alleinstellungsmerkmale, die diese Technologie wirtschaftlich, sicher und marktfähig machen. Die Ausführung direkt auf der Baustelle, der Einsatz von Betonen mit üblicher Gesteinskörnung von bis zu 16 mm Größtkorn, die Produktion massiver Betonstrukturen als Ersatz von Mauerwerkswänden und die Nutzung einer etablierten Baumaschine grenzen CONPrint3D deutlich von anderen weltweiten Forschungsaktivitäten ab. In der langfristigen Entwicklung bietet CONPrint3D das Potenzial zum Druck bewehrter Betonstrukturen. Das innovative Bauverfahren besitzt signifikante Einsparpotenziale hinsichtlich der Baukosten und der Ausführungszeiten. Die Berechnungen ergeben Kosteneinsparungen in Höhe von circa 25 % und vier bis sechs Mal kürzere Ausführungszeiten im Vergleich zum traditionellen Mauerwerksbau. Die Machbarkeit von CONPrint3D konnte im abgelaufenen Forschungsprojekt aus maschinentechnischer, baustofflicher und bauwirtschaftlicher Sicht nachgewiesen werden. Das Team der TU Dresden erhielt für die Forschungsarbeiten im April 2016 den internationalen bauma-Innovationspreis in der Kategorie Forschung.

Abstract

Implementation of 3D-Printing in construction practice is being researched currently around the world with objectives of increasing productivity and resource efficiency. Since 2014 an interdisciplinary team of researchers at the TU Dresden has been developing an autonomous formwork free onsite construction process: CONPrint3D (Concrete ON-site 3D-Printing). In which, a quick setting concrete is extruded with geometric precision through a printhead. Concrete construction elements are thus produced layer-by-layer. A modified truck mounted concrete pump is the machine basis and serves as large-scale robotic arm (Figure 1). All the control data is generated automatically through a Building information model.

CONPrint3D has the unique selling point of making concrete 3D-printing technology scientific, secure and economically viable. The construction directly on the site, application of commonly used concretes with maximum aggregates size up to 16 mm, production of massive (as opposed to hallow) structures as alternative to masonry walls and usage of established construction machines clearly distinguishes CONPrint3D from other research activities worldwide. In long-term development, CONPrint3D provides solution for 3D-printing of reinforced concrete structures. This innovative construction process has significant saving potentials with regard to construction costs and execution times. Evaluations showed round about 25 % cost reduction and four to six times reduced execution time in comparison with traditional masonry. In the completed research project, the feasibility of CONPrint3D is proven from machine, material and management perspectives. For their innovative research, the team of TU Dresden received the international bauma-Innovationspreis in April 2016 under the category research.

Zusammenfassung

Zur Sicherstellung der Tragfähigkeit innerhalb der Lebensdauer von Bauteilen sind neben der Bemessung für Kurzzeitbelastungen auch ausreichende Kenntnisse zum Dauerstandverhalten erforderlich. Dies gilt insbesondere auch für den Textilbeton, der im Vergleich zu Stahlbeton eine deutlich längere Lebensdauer aufweisen soll. Das Dauerstandverhalten wird in der Regel durch die Dauerstandfestigkeit der verwendeten Werkstoffe charakterisiert, die unter anderem durch die Spannung, die Temperatur, die Feuchtigkeit und den pH-Wert (Alkalität) beeinflusst wird. Zur Untersuchung des Dauerstandverhaltens von textilbewehrtem Beton existieren zum aktuellen Zeitpunkt keine Prüfnormen. Im ersten Teil des Beitrags wird auf der Basis vorhandener Regelwerke und Prüfkonzepte für FVK-Bewehrungen, zu denen Untersuchungen zum Kriechverhalten, zur Alkaliresistenz und Dauerstandfestigkeit existieren, ein Prüfkonzept für den Textilbeton abgeleitet. Damit wird im zweiten Teil ein Versuchsaufbau vorgestellt und ein Vorschlag zum erforderlichen Prüfumfang zur Ermittlung der Dauerstandfestigkeit von Textilbeton gemacht. Mit den Ergebnissen soll die innerhalb der geplanten Nutzungsdauer eines Bauteils ansetzbare Textilspannung festgelegt werden.

Abstract

Beside the design for short-term loads, sufficient knowledge of the long-term durability is necessary to guarantee the load bearing capacity within a life cycle of a structural component. In particular this applies for textile reinforced concrete (TRC), which should show a much longer life cycle in comparison to standard reinforced concrete. The long-term durability of the used materials is generally characterized by the long-term durability under environmental influences, such as stress, temperature, moisture and the pH-value (alkalinity). Currently there are no tests methods available to determine the long-term durability of TRC. In the first part of the article, existing concepts and test methods of fibre-reinforced polymers (FRP) for creep rupture, alkaline resistance and long-time durability are presented and a test concept for TRC is derived. Thereby the second part introduces the belonging test setup and the extent to determine the long-term durability of TRC including the necessary period of time. The allowable textile stress for a building component at the end of the lifetime is specified by the experimental results.

Zusammenfassung

Die CAD- sowie BIM-gestützte Planung von Bauwerken und Infrastrukturvorhaben erfolgt regelmäßig in kartesischen Koordinaten mit der Meterdefinition als einheitlichem Maßstab. Demgegenüber liegen die amtlichen Geodaten in Deutschland zukünftig hinsichtlich der Lage in dem Koordinatenreferenzsystem ETRS89/UTM und bezüglich der Gebrauchshöhen als Normalhöhen im DHHN2016 vor. Bei dem Einbezug von Geobasisdaten in die Planung von Bauvorhaben sowie der Umsetzung einer Planung in die Örtlichkeit müssen die sich ergebenden Konsequenzen beachtet und anhand der dargelegten Zusammenhänge berücksichtigt werden.

Abstract

CAD as well as BIM supported planning of buildings and infrastructure is regularly accomplished in Cartesian co-ordinates based on the definition of the meter as unitary scale. In contrast, ordnance geo data in Germany is defined in future in the co-ordinate reference frame ETRS89/UTM concerning plane projection and according heights the normal heights with respect to DHHN2016. Using this geo data in the planning of building projects as well as execution on site has to attend the implications and regard described connections given here.

Zusammenfassung

Langsame Massenbewegungen stellen eine potenzielle Gefährdung für die Umgebung dar, wenn es aufgrund äußerer Einflüsse zu einem plötzlichen Versagen oder stark zunehmenden Bewegungsraten kommen kann. In diesem Beitrag wird der Einfluss von Stauspiegelschwankungen in einem Speicherbecken auf das Bewegungsverhalten einer langsamen Massenbewegung untersucht. Hierfür werden einerseits die Ergebnisse der messtechnischen Überwachung und andererseits umfangreiche numerische Untersuchungen herangezogen. Im Zuge der numerischen Untersuchungen wird anhand einer Vorstudie der Einfluss von Wasserspiegelschwankungen auf die Porenwasserdrücke im Untergrund untersucht. Dabei wird auch ein quasigesättigter Zustand des Untergrunds mitberücksichtigt. Anschließend werden die dabei gesammelten Erkenntnisse auf ein 2D-Modell angewendet. Ein Vergleich der Berechnungs- und Messergebnisse führt zu einem besseren Verständnis des Verhaltens der Massenbewegung und in weiterer Folge ermöglicht die numerische Untersuchung eine Abschätzung des Einflusses der Wasserspiegelschwankungen auf die Standsicherheit der Massenbewegung. Die durchgeführten Untersuchungen dienen als Grundlage für die Ausarbeitung von Stabilisierungsmaßnahmen.

Abstract

Slow moving landslides pose a risk to the environment, if external influences may lead to a sudden failure or increased movement rates. In this contribution the influence of water level changes in a water storage basin on the behaviour of a slow moving landslide is investigated. For this purpose, results of a monitoring system and comprehensive numerical studies are used. In a preliminary study the influence of water level changes on the pore water pressure in the subsoil is investigated. A quasisaturated state of the soil is also considered in this preliminary study. Subsequently, the insights from the preliminary study are applied to a 2D-model. Comparison of calculation and measurement results increases the understanding of the behaviour of the landslide and furthermore, with the numerical analyses the influence of water level changes on the slope stability can be estimated. The performed investigations serve as a basis for following investigations concerning possible stabilisation measures.

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Zusammenfassung

Das Spannungsfeld zwischen Investoren, bauausführenden Firmen und öffentlichem Interesse hat sich in Zusammenhang mit großen Bauvorhaben in den vergangenen Jahren zunehmend verschärft. Hierbei führen Planungs- und Bauablaufstörungen häufig zu erheblichen Kostenerhöhungen und Terminverzögerungen.

In Kooperation mit Bauherren und Baufirmen hat die IWTI GmbH einen neuen Managementansatz entwickelt, welcher die beteiligten Akteure in die Lage versetzt, sich projektbegleitend hinsichtlich eingetretener Störungsereignisse auszutauschen. Hierbei steht der Abbau von Informationsasymmetrien durch zielgerichtete Kommunikation sowie die Minimierung von störungsinduzierten Aufwendungen im Vordergrund. Ein kooperativer Konfliktstil bildet die Voraussetzung für eine erfolgreiche Anwendung.

Mithilfe des Baubegleitenden Störungs-Controlling (BSC) wird die Basis für einen ganzheitlichen Konfliktmanagementansatz geschaffen. Gekoppelt mit einer kooperativen Bauabwicklung werden Vorteile sowohl für den Auftraggeber als auch für ausführende Unternehmen generiert.

Zusammenfassung

Mit der im April 2016 in Deutschland in Kraft getretenen Reformierung des Vergaberechts formuliert der Gesetzgeber, vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, die Förderung strategischer Ziele. Dies sind die Verfolgung von Nachhaltigkeitsaspekten, wie beispielsweise die Treibhausgasreduzierung, und die Förderung von Innovationen zur Stärkung des Wirtschaftsstandortes Deutschland. Der Stellenwert nicht-monetärer Zuschlagskriterien soll somit durch die Vergabestellen Stärkung erfahren. Zudem müssen die Aspekte mit dem operativen Ziel der langfristigen Wirtschaftlichkeit in Einklang stehen. Hierzu wird in die VOB/A erstmals der Lebenszykluskostenansatz zur Zuschlagserteilung aufgenommen. Diese Zielstellungen münden aufgrund der Verschiedenartigkeit der Zuschlagskriterien in einem multidimensionalen Bewertungsproblem. Wertungsansätze, die zu instabilen Angebotsrangfolgen führen, beeinträchtigen infolgedessen die Vergaberechtskonformität.

Zur Bewertung wirtschaftlicher Angebote wird im Folgenden das in der Produktionswirtschaft etablierte Verfahren der Effizienzanalyse vorgestellt. Die Methodik erlaubt es, multidimensionale Kriterien in einen aggregierten Effizienzwert zu überführen und zeitgleich das relative Maß der Ineffizienz einzelner Kriterien zu berechnen. Neben der eindeutigen Rangfolgenentwicklung, die durch eine Spezifizierung des Effizienzkonzepts möglich ist, können Leistungsdefizite hinsichtlich der strategischen Ziele aufgezeigt werden. Das Aufdecken dieser Schwachstellen soll dazu führen, dass Bieter zielorientiert an einer Verbesserung arbeiten können. Somit unterstützt das Modell nicht nur die eigentliche Vergabe als Hauptziel, sondern fördert zugleich auch die Ausarbeitung innovativer Baukonzepte.

Abstract

By reforming the European procurement law, which came into force in Germany in April 2016, the legislature, represented by the German Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, pursues strategic targets. These are the enforcement of sustainability aspects e.g. the reduction of greenhouse gases, as well as encouraging innovations to strengthening the business location Germany. The significance of non-monetary award criteria to measure these targets have to be encouraged by procurement authorities. Moreover, these aspects have to be in accordance with the operative targets of long-term economic feasibility. The German Contracting Rules for the Award of Building Contracts, i.e the VOB/A, includes a proposal to calculate life-cycle costs. Due to the heterogeneity of award criteria, these goals lead to a multicriterial evaluation procedure. Evaluation methods, which cause instable rankings, affect the further procurement conformity.

In order to evaluate economically advantageous tenders, the method of efficiency measurement, which is well-established in the production economy, will be presented. With the help of this methodology, multidimensional criteria can be aggregated to a one-dimensional efficiency value with simultaneous calculation of the relatively inefficiency of every single criterion. In addition to the ranking of tenders through methodical extension, the bidder gets a precious feedback concerning the weaknesses of the tender. As a result, bidders are able to improve their performance successively. In that way, the model not only yields an evaluation ranking, but also encourages to elaborate new building concepts.